[发明专利]一种高潜热柔性复合相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及相变材料技术领域，具体公开一种高潜热柔性复合相变材料及其制备方法。所述高潜热柔性复合相变材料包括细菌纤维素膜，吸附在所述细菌纤维素膜孔道内的长链有机相变材料，以及包覆在所述细菌纤维素外表面的聚丙烯酸类成膜剂。其制备方法是通过真空状态下将熔融相变材料浸渍到细菌纤维素膜的孔道结构中，然后采用聚丙烯酸类成膜剂对细菌纤维素的外表面进行包封，制备得到了高潜热、高浸渍率和无相泄漏的复合相变材料，且复合相变材料具有极好的柔韧性，可完全对折，承压性能好，有利于拓宽相变材料的应用领域，具有较高的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，尤其涉及一种高潜热柔性复合相变材料及其制备方法。

背景技术

改善当前能源利用率和发展可再生能源对于实现可持续性目标至关重要，因为这可减少传统的基于化石的能源消耗，并因此减少了温室气体的排放而又不危及全球经济的发展。在众多用于热能存储和回收的设备中，嵌入相变材料的潜热能存储被认为是最有效和最有前景的技术之一。

相变材料是一种能随着温度改变其状态以完成热量存储和释放的能量材料，并且此过程是周期性可逆的，因此相变材料可重复使用。相变材料在存储-释放能量时发生固液变化，但是，目前现有很多相变材料在相变过程中易出现相泄漏的问题。

多孔材料具有较大的比表面积，可以为相变材料提供更大的接触面积，而且由于微孔的毛细作用可以将熔融状态的相变材料吸附在其中，从而解决在相转变过程的相泄漏问题。但是，当孔径较大时并不能完全解决相泄漏问题，孔径过小(如纳米级孔径)则很难将相变材料完全浸入孔隙承压中，使得制备的复合相变材料的浸渍率较低。且目前现有的相变材料在受到挤压时容易塌陷导致相泄漏，承压能力较差。因此，寻求一种浸渍率高且承压能力强的高稳定性相变材料对于扩大相变材料的应用领域具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有复合相变材料存在泄漏以及承压能力较差的问题，本发明提供一种高潜热柔性复合相变材料及其制备方法。本发明通过真空浸渍将熔融有机相变材料浸入细菌纤维素膜内，然后通过聚丙烯酸类成膜剂包封细菌纤维素膜，制备得到了无相泄漏、柔韧性高的高潜热复合相变材料，拓宽了相变材料的实际应用领域。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种高潜热柔性复合相变材料，包括细菌纤维素膜，吸附在所述细菌纤维素膜孔道内的长链有机相变材料，以及包覆在所述细菌纤维素外表面的聚丙烯酸类成膜剂。

相对于现有技术，本发明提供的高潜热柔性复合相变材料，选择绿色环保可降解的细菌纤维素膜作为多孔材料，利用其复杂的3D孔隙结构，通过毛细作用将长链有机相变材料吸附在其孔道中，不但提高了相变材料的浸渍率，从而显著提高了复合相变材料的潜热能和储能性能，还可通过细菌纤维膜对有机相变材料的强吸附力，有效降低相泄漏问题的出现；同时，采用聚丙烯酸类成膜剂对细菌纤维素的外表面进行包封，提高复合相变材料的柔韧性，提高承压能力，并彻底解决有机相变材料的相泄漏问题。本发明提供的复合相变材料，潜热能高，且经反复相变以及挤压，均无相泄漏问题出现，同时还具有较高的柔韧性，易于与其他材料结合使用，具有广阔的应用前景。

优选的，所述细菌纤维素膜的厚度为1mm～2mm。

优选的细菌纤维素膜的厚度可以兼顾相变材料的浸渍率和相泄漏的问题。细菌纤维素膜的厚度过大或过小均不利于获得潜热能高且无相泄漏问题的复合相变材料。

优选的，所述聚丙烯酸类成膜剂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸中至少一种。

进一步优选的，所述聚丙烯酸类成膜剂为质量比为30～50:30～40:15～30的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物。

示例性的，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的质量比为46:37:17、42:34:24或30:40:30。